一种可用于路面融雪化冰的导电加热复合筋及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可用于路面融雪化冰的导电加热复合筋及其制备方法，导电加热复合筋包括：至少一束碳纤维导电加热线、包覆在所述碳纤维导电加热线周围的连续纤维丝束和用于浸渍所述碳纤维导电加热线及连续纤维丝束的胶黏剂，所述浸渍了胶黏剂的碳纤维电热线和连续纤维丝束经粘合硬化形成一体化导电加热复合筋，其特征在于所述的碳纤维电加热线包含至少一层绝缘层，所述的胶黏剂包括不饱和树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、聚氨酯树脂中的一种或多种。

【技术实现步骤摘要】
—种可用于路面融雪化冰的导电加热复合筋及其制备方法
本专利技术涉及，更进一步，本专利技术可以以碳纤维导电加热线为导电加热体结合高强纤维制备高强度复合筋，不但可用于道路、桥面、机场跑道、建筑物屋顶等使用通导电加热方式进行融雪化冰，还可以用于混凝土中代替钢筋进行增强的复合筋制品。
技术介绍
在冬季，全世界任何一个国家或地区的道路积雪结冰都会对交通运输产生极为不利的影响，严重影响交通运输和经济建设，因此路面冰雪问题一直以来都严重困扰着世界各国交通部门的难题。在清除道路积雪结冰的方法上，传统的方法是采用人工法和机械法。人工法费时费力，机械法虽然速度快，但是清除不彻底，且除冰机械的利用率低。此外，还有化学融化法，如向道喷洒撒盐如氯化钠等融化冰雪，但这会严重腐蚀混凝土路面钢筋，使得路面易剥蚀破坏、降低路面的耐久性。总而言之，使用这些方法都存在费时费力或不环保等缺点，且不能及时的恢复交通，这些传统的解决方法远远不能满足人们对交通的要求。近年来，道路安全工程师开始尝试新方法来解决这一技术难题。目前的一种解决方案是将可加热电缆预埋设在路面或者桥面混凝土中，待路面(将要)积雪结冰或即通电产生热量以消除路面的冰雪。CN200820032051.2公开了一种路面或建筑物屋顶用融雪化冰电热装置，其特征在于:由导电材质的内芯棒或管、导电材质的外套管以及通电线圈组成，内芯棒或管与外套管同心嵌套，所述通电线圈同心嵌套于内芯棒或管的外周及外套管的内壁之间。该技术专利采用的导电加热体系采用铁或不锈钢等传统金属导电加热材料，存在易氧化击穿和耐腐蚀性差等问题，一旦电热线被氧化击穿则会导致其不能加热且由于预埋在混凝土中而难于修复；或者该加热设备被腐蚀生锈而会造成加热功率的波动，因此该专利的加热设备的稳定性和可靠性较差，不符合路面融雪化冰用的苛刻环境。由于使用铁或者不锈钢等存在的上述耐腐蚀性等的问题，人们开始进一步尝试使用其它高性能耐腐蚀加热材料以代替之，其中，碳纤维作为融雪化冰的导电加热体受到了广泛的关注。目前在使用的一种方案是在新路线施工时将包裹有绝缘层的碳纤维导电加热线与混凝土中的钢筋捆绑在一起，然后浇铸混凝土使碳纤维导电加热线和钢筋预埋在地下。又如CN200810229274.2公开了一种基于碳纤维-玻璃纤维复合编织网的融雪、化冰方法，其特征是在待加热体的基础层上依次铺设隔热层、导热层、经电绝缘和粘沙处理的碳纤维玻璃纤维复合编织网和导热层。上述提供的这些技术解决方案使用碳纤维作为导电加热线克服了传统铁或者不锈钢加热材料易于氧化击穿和耐腐蚀性差的缺点，适用于路面的融雪化冰的苛刻环境。但由于碳纤维脆性大，抗剪强度低，即使在其外表加入玻璃纤维复合编织网，碳纤维仍没有得到足够充分的保护，在实际的施工过程中，路面等的混凝土的震动加压施工很容易将碳纤维导电加热线压断或者震断，与此同时，一般强度的材料，不能承受重力汽车的碾压，使用普通材料制备的导电碳纤维加热线由于力学性能较低，很容易被重型汽车压断从而造成碳纤维导电加热线的断路，这使得使用上述等的技术方案远远达不到路面融雪化冰所需要的加热系统可靠稳定的要求。与此同时，按照专利上述的以前的解决方案，均是需要在原有公路的钢筋混凝土基础上再重新安装一套电加热融雪化冰装置，这不但不利于节约材料，更重要的是还增加了融雪化冰装置的施工程序和工艺，造成其工的复杂和困难，不利于生产效率的提高。最后，如专利所述，传统的混凝土增强材料钢筋不但与不锈钢或铁加热体在混凝土中都存在不耐腐蚀的问题，且钢筋的密度高，达到7.8g/cm3，其比模量低，使用其用于路面或者桥面的增强，将会降低路面者桥面的载重量。寻求一种既可以起到融雪化冰又兼具耐腐蚀性能良好、密度低、强度高、可代替钢筋增强混凝土的复合筋是本专利技术所要解决的技术问题。
技术实现思路
为了克服上述技术难题，本专利技术以碳纤维导电加热线作为加热体，采用了复合筋的制备工艺技术制备成一种力学性能优越的可导电复合筋，将该导电加热复合筋预埋设在路面或者桥面混凝土中，用于融雪化冰，具有优越的耐腐蚀效果和良好的强度，可充分保护碳纤维导电加热线在整个施工过程不被折断，在后面的路面运行中不被重型汽车压断，并且无需和钢筋捆绑，施工方便。更进一步，本专利技术还可使用高强度纤维制备高强度导电加热复合筋，不但具有上述的优点，同时还具有足够的纵向拉伸强度、弯曲强度和抗剪强度，可以替代钢筋用于混凝土的增强，解决了传统技术方案中钢筋腐蚀的问题，实现了融雪化冰效果和混凝土增强材料耐腐蚀功能的统一，具有良好的技术和社会有益效果。本专利技术所采用技术方案如下: 一种可用于路面融雪化冰的导电加热复合筋，其特征在于包括:至少一束碳纤维导电加热线、包覆在所述碳纤维导电加热线周围的连续纤维丝束和用于浸溃所述碳纤维导电加热线及连续纤维丝束的胶黏剂，所述浸溃了胶黏剂的碳纤维电热线和连续纤维丝束经粘合硬化形成一体化导电加热复合筋，所述的碳纤维电加热线包含至少一层绝缘层，所述的胶黏剂包括不饱和树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、聚氨酯树脂中的一种或多种。本专利技术所述的碳纤维导电加热线的发热体是由碳纤维组成。碳纤维是一种力学性能优异的新材料，密度约为1.75g/cm3，其抗拉强度、弹性模量高，抗蠕变，耐腐蚀，耐疲劳，耐高温性能性优越，热膨胀系数小，和树脂结合制备的树脂基碳纤维复合筋其纵向拉伸强度可达2000Mpa。此外，碳纤维还具有宝贵的电学、热学性能。金属发热体存在易氧化击穿和耐腐蚀性差等弱点，碳纤维由于可导电作为发热体应用，可充分发挥材料的耐酸碱腐蚀，抗氧化，高稳定性，长寿命等特点，碳纤维发热体产品在300°C下普遍能够达到稳定工作100000小时的时间，并且发热过程中同时发热时不发光，其热转换率非常高，达到98%以上，电热转化效率比金属发热提高30%。所以，本专利技术所述的碳纤维电热线一种密度比铝小、比不锈钢还耐腐蚀的一种新型发热材料，具有比传统电热线无法比拟的优点，因此碳纤维电热线比起传统的金属电热线特别是铁或不锈钢电热线更符合路面融雪化冰用的苛刻环境。本专利技术所述的碳纤维导电加热线所选取的碳纤维规格型号、直径大小和电阻值可以根据实际的使用和施工需求选取，如可以选用3k、6k、12k、24k等不同规格的碳纤维。本专利技术导电加热复合筋不限制其所包含的碳纤维导电电加热线数量，可以是一束，也可以是数束。进一步，为了生产方便的需要，本专利技术优选的碳纤维导电加热线是一种已经在表面包覆绝缘层的碳纤维导电加热线，所述的绝缘层材料优先使用聚四氟乙烯、硅橡胶、聚氯乙烯或交联聚乙烯材料。本专利技术所述的碳纤维导电线可以是两端已经接好导电线接头的产品，其两端可通过导电线与电源相连接。本专利技术所用的导电加热线不限制其接入的电压值，可以是220V、110V或36V等，电流可以是交流电，也可以是直流电，和传统的电热线所用电流电压无异。本专利技术所述的连续纤维丝束，可以是连续纤维纱、如连续有捻、无捻粗纱，也可以是连续纤维布织物，如连续单向/平纹/缎纹/斜纹/布等，还可以是纤维毡、纤维带等。本专利技术所述的连续纤维丝束，包括但不限于无机连续纤维和有机连续纤维，无机连续纤维如玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维、氧化铝纤维、硼纤维、陶瓷纤维等；有机纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可用于路面融雪化冰的导电加热复合筋，其特征在于包括：至少一束碳纤维导电加热线、包覆在所述碳纤维导电加热线周围的连续纤维丝束和用于浸渍所述碳纤维导电加热线及连续纤维丝束的胶黏剂，所述浸渍了胶黏剂的碳纤维电热线和连续纤维丝束经粘合硬化形成一体化导电加热复合筋，所述的碳纤维电加热线包含至少一层绝缘层，所述的胶黏剂包括不饱和树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺‑甲醛树脂、聚氨酯树脂中的一种或多种。

【技术特征摘要】
1.一种可用于路面融雪化冰的导电加热复合筋，其特征在于包括:至少一束碳纤维导电加热线、包覆在所述碳纤维导电加热线周围的连续纤维丝束和用于浸溃所述碳纤维导电加热线及连续纤维丝束的胶黏剂，所述浸溃了胶黏剂的碳纤维电热线和连续纤维丝束经粘合硬化形成一体化导电加热复合筋，所述的碳纤维电加热线包含至少一层绝缘层，所述的胶黏剂包括不饱和树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树月旨、聚氨酯树脂中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的可用于路面融雪化冰的导电加热复合筋，其特征在于所述的连续纤维丝束包括玄武岩纤维、玻璃纤维、氧化铝纤维、硼纤维、陶瓷纤维、高分子量聚乙烯纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维、聚丙烯腈纤维、酚醛纤维和聚丙烯纤维中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的可用于路面融雪化冰的导电加热复合筋，其特征在于所述的绝缘层由硅橡胶、聚四氟乙烯、聚氯乙烯或交联聚乙烯中的一种或多种组成。4.根据权利要求1所述的可用于路面融雪化冰的导电加热复合筋，根据权利要求1所述的可用于路面融雪化冰的导电加热复合筋，其特征在于以所述的连续纤维丝束和胶黏剂的总质量为100份计，胶黏剂含量为5-60份。5.根据权利要求1所述的可用于路面融雪化冰的导电加热复合筋，其特征在于所述的导电加热复合筋的横截面形状选自圆形、矩形、椭圆形、三角形、其它多边形或者异型的一种。6.根据权利要求1所述的可用于路面融雪化冰的导电加热复合筋，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴智深，李炳泉，汪昕，石钱华，朱中国，
申请(专利权)人：江苏绿材谷新材料科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32